电力电子技术杂志

风力发电中的电力电子与系统技术专辑特邀主编评述

关键词: 电力电子  风力发电  开发利用潜力  主编  专辑  技术  系统  可再生能源  

风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大,全球风能资源总量约为2.74×109 MW,其中可利用的风能为2×107 MW。中国风能储量很大、分布面广,开发利用潜力巨大。

Current Source Converter Based Wind Energy Conversion Systems

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A Review of Power Electronics for Wind Power

关键词: 摘要  编辑部  编辑工作  作者  

Grid Harmonic and Control Delay Compensationfor Three-phase Grid-connected VSIs in SmallWind Turbine Systems

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双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述

关键词: 风力发电  双馈感应发电机  电网电压跌落  低电压穿越  

随着双馈感应发电机（DFIG）风电场在并网风电容量中比重的增加,为了确保电力系统的可靠运行,提高DFIG风电场的低电压穿越（LVRT）能力显得尤为重要。首先介绍了风电场并网准则对LVRT的要求,接着分析了电网电压骤降故障下DFIG的瞬态特性及其LVRT技术的难点;在系统总结和评价国内外现有DFIG系统的LVRT技术的同时,最后对LVRT技术未来的发展方向进...

双馈风电机组低电压穿越实验平台设计

关键词: 风力发电  双馈感应电机  低电压穿越  

随着风电机组大规模地接入电网,给电网安全带来了极大挑战。因此,为了保障电网运行安全,新的电网导则要求接入电网的风电机组必须具有低电压穿越（LVRT）能力。在此为了研究和验证实现双馈机组LVRT能力,保证风机不间断并网运行,主要阐述了双馈风电机组LVRT实验平台的设计和工作原理。最后基于设计的实验平台验证了双馈机组利用撬棒（Crowbar）实...

基于精细建模的双馈风力发电机LVRT控制研究

关键词: 风力发电  双馈感应发电机  低电压穿越  

随着并网规则的日益严格,保证风力发电机组在电网电压短时跌落时不解列,已成为一个强制性问题。此处首先研究了双馈感应电机（DFIG）在电网电压跌落时定子电流的电磁暂态过渡过程,并对其进行了仿真频谱分析,进而提出考虑定子励磁电流动态过渡过程的DFIG低电压穿越（LVRT）控制策略,并与传统矢量控制策略进行仿真对比分析,改进控制策略可有效抑制...

基于有源阻尼的DFIG低电压穿越控制研究

关键词: 风力发电  双馈发电机  低电压穿越  有源阻尼  

随着以变速恒频双馈感应发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组单机容量的不断增大,电力系统对并网风力发电机在外部电网故障,特别是电网电压骤降故障下的不间断运行能力提出了更高要求。此处在深入分析DFIG弱阻尼特性的基础上,采用了一种新型的控制策略,在电流环中加入了有源阻尼后,对外部扰动有了明显的抑制作用。通过Matlab/Simulink仿真分...

双馈风力发电机低电压穿越控制策略研究

关键词: 风力发电  双馈感应发电机  低电压穿越  

以双馈感应发电机（DFIG）为主的风力发电机组在电力系统中所占的比例逐渐增大,实际应用中,必须将风力发电机与电网作为一个整体来控制,因此,需要研究在电网电压瞬间跌落时,双馈风电机组的低电压穿越（LVRT）运行能力。在此应用PSCAD/EMTDC对2 MW DFIG接入电网进行系统建模,研究对称故障时电网电压跌落对DFIG运行的影响,在转子、定子侧应用LVRT...

双馈风力发电机组撬棒电路保护技术的研究

关键词: 双馈感应发电机  电压跌落  低电压穿越  撬棒电路  

当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越（LVRT）能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行。此处根据双馈风电机组LVRT原理对转子撬棒保护电路的控制策略及其投切时刻的整定进行了研究,推导出撬棒电阻的取值范围,对影响撬棒电路保护效果的各种因素进行了分析,并通过仿...

基于Crowbar的双馈风力发电低电压穿越研究

关键词: 风力发电  双馈感应发电机  低电压穿越  

随着风力发电机容量和风电规模的增加,要求双馈感应发电机（DFIG）能够实现低电压穿越（LVRT）能力。在电网电压跌落的对称故障下,针对原有LVRT技术的不足,提出一种采用主动式Crowbar电路的控制策略。在电压跌落后,转子电流突升时,触发Crowbar电路,旁路转子侧变换器;在电流恢复到一定程度时,断开Crowbar电路,使转子侧变换器投入工作。通过有、无...

电网故障不脱网运行的研究

关键词: 双馈感应发电机  电压跌落  低电压穿越  

为保证电网运行安全,需要采用自身的控制策略来抑制轻微电网电压跌落,主要是在故障下对网侧和机侧变换器的控制策略进行调整,即在严重电网跌落时,采用Crowbar装置在电压跌落时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流的增大,在电压恢复时抑制电压骤升。此处提出一种Crowbar控制策略,能有效抑制转子过电流、直流母线过电压,并可向电网注入无功电流...

不对称电网下直驱永磁风力发电机的电流控制

关键词: 永磁同步发电机  并网逆变器  陷波器  电流控制  

为抑制不对称电网故障下直驱永磁风力发电机并网逆变器直流侧母线电压振荡,在分析直流母线电压波动机理和直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,将陷波器应用在传统锁相环控制算法中,提出了正、负序双电流闭环控制策略,保证系统运行的稳定性。实验结果表明,该策略能有效抑制直流母线电压升高,完成风电机组不脱网运行。

不对称跌落下双馈风机低电压穿越的研究

关键词: 风力发电机  不对称跌落  控制  

针对双馈感应风力发电机组（DFIG）传统的控制策略在电网电压不对称跌落下控制性能较差的问题,提出一种新型的用于转子侧和网侧变换器的控制策略,以提高其在不对称跌落下的控制性能。该控制策略能对正、负序分量同时进行控制。利用Matlab/Simulink对一台1.5 MW/690 V的DFIG模型进行仿真,验证了该控制策略的可行性,仿真结果表明该控制策略能很好...

基于模糊-积分控制器的风电变换器控制策略

关键词: 变换器  风力发电  异步电机  

针对风力发电场合的特殊需求,此处将模糊自适应控制策略应用在异步全功率风电变换器控制中,以提高控制系统的动态响应特性。详细分析了常规模糊控制策略,设计了模糊-积分复合控制器,以克服常规控制存在稳态误差的不足。结合异步发电机数学模型,阐述了基于模糊-积分复合控制器的系统设计过程。实验结果表明,所设计的控制策略鲁棒性较强,动态响应...

风电并网变换器直接功率控制策略

关键词: 变换器  并网  风力发电  直接功率控制  

针对直驱型永磁同步风力发电机背靠背驱动变换器中的网侧变换器,对直接功率控制策略进行了研究。相对于常规矢量控制策略而言,引入直接功率控制策略不仅能够提高变换器的动态响应特性,而且对参数变化具有较好的鲁棒性。在建立三相电压型并网逆变器静止坐标系下数学模型的基础上,阐述了并网逆变器直接功率控制机理,论述了并网逆变器直接功率控制...

无刷双馈风力发电机变速恒频控制研究

关键词: 风力发电机  无刷双馈发电机  变速恒频  

根据无刷双馈风力发电机（BDFG）的结构与运行原理,分析了其在转子速d,q坐标系下的数学模型。采用恒压频比控制策略,在Matlab/Simulink下完成BDFG变速恒频（VSCF）发电的开环仿真研究,并基于双三电平变流器结构,以DSP TMS320F2812为主控制器建立实验平台,完成BDFG带独立电阻负载的VSCF开环控制实验。仿真与实验结果验证了BDFG VSCF控制技术的正...

双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究

关键词: 永磁同步发电机  风力发电  空间矢量脉宽调制  

为满足变流器容量需求并获取较低的电流谐波指标,降低开关损耗,达到良好的并网要求,直驱式风力发电系统采用永磁同步发电机（PMSG）和双三电平变流器相结合的拓扑结构。基于PMSG d,q坐标系下的数学模型,机侧变换器运用简化的空间矢量脉宽调制技术并结合PMSG的最大转矩电流比控制策略,充分利用凸极效应,提高系统运行效率,网侧变换器采用电压电流...

风光互补双输入DC/DC变换器研究

关键词: 变换器  风光互补  双输入  

针对目前风光互补系统中风电和光电在能量合成时能量利用率低的问题,研究了双输入DC/DC变换器。分析了主电路工作状态和核心储能元件电感上的电流波动大小,通过静态分析得出输入电压、电流、占空比及输出电压、电流之间的关系。提出了交替工作的驱动方法,避免了风电和光伏电池的串联,提高了能量利用率。理论计算表明,相对于同时关断,该方法能够...

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

关键词: 风力发电  孤立系统  功率调节器  电池储能系统  

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响。在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制。搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发电系...

基于小型风电系统电流源型逆变器的控制研究

关键词: 风力发电  电流源型逆变器  闭环控制  

当电流源型逆变器应用于分布式发电并网风电系统时,由于直流侧电流波动较大,传统的控制算法在实际应用时难以满足对高质量并网电流的要求。针对一种基于高电感永磁同步电机（PMSG）的小型直驱风力发电系统中电流源型逆变器,提出一种闭环动态控制策略来控制并网电流的波形和幅值,在理论上对该控制策略进行了详细地分析,并通过实验进行验证。结果...

一种单相并网逆变器电流相位的补偿方法

关键词: 逆变器  并网电流控制  比例积分控制  

针对单相并网逆变器中,传统电流PI控制算法下的并网电流与电网电压存在相位差,尤其是在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低的问题,提出了一种减小并网电流与电网电压相位差的控制方法。通过理论分析计算,得到不同的控制参数和电流给定情况下,并网电流与指令电流之间相位差的数学表达式,然后在指令电流中进行相应的相位补偿,从...

小型风力发电软开关变换器研究

关键词: 变换器  风力发电  软开关  

针对传统小型风电变换器工作在硬开关状态时,开关损耗较大、开关管电压电流应力大、转换效率低的缺点,将一种单管Boost软开关变换器应用于小型风力发电系统。通过增加谐振电感和电容,实现了主开关管和续流二极管的软开通与软关断。在此分析了软开关变换器的工作原理,搭建了仿真模型和实验平台。仿真和实验结果证明,开关管和续流二极管均工作在软...

双馈风力发电系统空载并网控制与实验研究

关键词: 风力发电  空载并网  电网电压定向  

为避免发电机在并网时发生的电流冲击,并使其安全平稳地接入电网,在分析双馈变速恒频风力发电机组工作原理及其数学模型的基础上,将矢量变换控制技术应用到双馈发电机并网控制中,提出了一种基于电网电压定向的空载并网控制策略,采用了一种新型软件锁相环（SPLL）以实现对电网基波电压正序相位的快速跟踪。搭建了3 kW风力发电实验平台,通过实验证...

海上风电场三电平VSC-HVDC系统仿真研究

关键词: 海上风电场  变流器  中点箝位式  

随着土地资源紧缺和海上风电成本的不断降低,海上风电开发与建设受到各国重视,且随着海上风电场规模的扩大,急需采用柔性直流输电变流器装置。这里研究了海上风电场柔性直流输电变流器拓扑结构及控制方式,其中,主电路采用中点箝位式三电平结构,通过建立该结构的等效数学模型,根据空间矢量调制算法,检测交流侧电流方向以及直流侧电容电压,控制中...

H桥级联多电平STATCOM在风电场中的应用

关键词: 风力发电  双馈感应发电机  静止同步补偿器  

建立了双馈感应发电机（DFIG）的数学模型,分析了静止同步补偿器（STATCOM）的工作原理和主电路结构。针对H桥级联多电平STATCOM,提出应用错时采样空间矢量调制对其进行控制,在电网电压发生瞬时跌落的情况下对STATCOM的补偿特性进行了分析研究。结果表明,H桥级联多电平STATCOM能有效补偿风电场的无功功率,改善风电场的电压稳定性,提高了低电压穿...

基于22kW笼型等功率风力机模拟系统研究

关键词: 风力发电  等功率  风力机模拟器  

为更好地在实验室内开展风电技术研究,提出了一种带双齿轮箱的风力机模拟系统。该系统主要包括两个变频器、两个转矩转速传感器、一台原动机、一台发电机、一个PCI板卡、一台上位机和一个主控制界面,能够模拟兆瓦级和等功率风机特性。针对等功率风机特性中恒转速和恒风速两种典型情况进行了研究分析,实验结果表明,该平台能够准确地模拟出等功率...

兆瓦级风力机风轮静态特性模拟器的研究

关键词: 风力机  桨叶静态特性  模拟器  变换器  齿轮箱  

提出一种新型小功率实验平台模拟兆瓦级风力机风轮特性的控制策略。通过对兆瓦级风机转矩特性等功率缩小和低转速特性的准确跟踪,实现风力机风轮静态特性的模拟。利用原动机侧变换器能够模拟兆瓦级风机缩比转矩特性,发电机侧变换器可准确跟踪风机低转速特性。分别针对风速和转速变化两种情况进行了分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机风...

风力机组电动变桨系统

关键词: 风力机  电动变桨控制  变桨驱动器  

目前,电动变桨系统已取代液压变桨系统并被大多数风力机组采用。电动变桨系统作为风力机组功率控制和安全运行的重要执行结构,直接决定风力机组吸收的风能的大小,对于机组的安全稳定运行发挥着重要作用。此处介绍了电动变桨系统的电气结构和运动控制技术要求,分析了系统中变桨控制器、备用电源、变桨电机和伺服驱动器4大部件的功能、特点及设计...

风电变流器中IGBT的可靠性研究

关键词: 变流器  风力发电  功率循环  

风力发电机组中的变流器,其运行工况特殊,功率、频率、电流、电压等参数随风的变化而变化。由于变流器工况变化频繁,引起功率器件的结温和壳温频繁波动,造成器件的功率循环和热循环损伤较大。另一方面,高海拔地区丰富的风资源,为风电变流器的高海拔运行提供了广阔空间,而高达4 km海拔的应用,让宇宙射线对功率器件的损伤不容忽视。大功率风力发电...

风电集中接入对西北电网运行影响及对策分析

关键词: 风电  电网  联网工程  输送极限  

针对西北主网与新疆电网联网工程投产初期,深入研究了西北电网主要安全稳定问题,特别是联网通道上河西地区酒泉风电基地风电集中接入对系统安全稳定性的影响,量化了河西风电与同容量火电机组接入系统对联网通道输电能力差别。研究结果表明,风电集中接入将引起电网有功功率大幅度波动,进而造成河西750 kV通道电压控制困难,并对系统调频、调峰及调...

α-超分位数约束的含风电场电网安全节能调度

关键词: 风力发电  不安全概率  负载风险度  

文中引入α-超分位数理论,度量在风电并网后系统的不确定性风险。提出了支路的有功负载风险度这一安全指标,从系统运行不安全的概率角度,考虑系统的安全问题,采用蒙特卡洛模拟法将风险函数离散化,将安全作为约束条件,以节能减排为目标,构建了含风电场的电力系统安全节能调度模型。通过对简单六节点系统的算例进行计算和分析,表明所提出方法的优点...

大量风电接入对地区电网电压的影响研究

关键词: 风力发电  无功补偿  电网电压  

首先介绍了吉林电网风电接入情况,从理论上分析了风场有功出力对系统电压的影响,并在2010年底网架结构的基础上,利用仿真软件计算出风电有功出力对地区电网电压的影响,最后考察了有功出力快速变化时无功补偿装置响应速度低对相关厂站母线电压的影响。理论分析和仿真数据得到了实际运行数据的验证。